湖北某水厂废水水质特征及对污染物的强化去除研究
摘要：近年来我国水污染问题尤为突出，治理任务相当繁重。以湖北某水厂废水特点为例进行研究，取样分析水质特征及存在污染物，采用新型降解方式对水厂废水进行科学降解，从而实现水厂污水处理的稳定和良性运行。通过与传统污水处理方式进行对比，探讨新型污水处理模式的优势并积极治理废水污染，维护生态平衡方便人民生活。
关键词：水厂废水；水质特征；污染物去除
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0065-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.039
Abstract： In recent years， the problem of water pollution in our country has been particularly prominent， and the task of governance is rather heavy. Taking the characteristics of wastewater from a water plant in Hubei Province as an example， the water quality characteristics and the presence of pollutants were sampled and analyzed. The wastewater was subjected to scientific degradation using a new type of degradation method to achieve stable and benign operation of the wastewater treatment of the water plant. Ways to compare， explore the advantages of the new sewage treatment model and actively control the pollution of the wastewater， and maintain ecological balance to facilitate peoples lives.
Keywords： Wastewater from water plant； Water quality characteristics； Pollutant removal
随着社会的不断发展进步，工业体系[1]的建成及经济的高效发展，各种生态问题也随之而来，生产发展中水厂污水的处理问题就是一个难题。以湖北省某水厂为例，针对该水厂目前的水质状况进行实验分析，利用新型探测手法对水质组成进行研究，克服水质在线检测仪器（仪表传感器）欠缺的这一实际问题，广泛采用智能化建模技术，提出利用将神经网络建模技术与模糊数学模型结合的水质多目标预测智能计算（软测量）模型与算法，并结合数据统计分析方法，估计出污水水质考核指标。在高效一体化混凝反应器的基础上，通过对废水处理混凝的特征及模糊神经网络理论的分析，从而对水质进行测量监控。
1 基于水厂废水特征对污染物强化去除设计
水厂废水对环境造成污染，影响生态平衡。对水厂废水水质进行实验研究发现废水的主要成分为邻苯二甲酸酯[2]。邻苯二甲酸酯是有毒的，会对水体造成污染，水质含毒量大，其毒性表现在其致畸胎作用和抗生育力作用。研究表明，邻苯二甲酸酯除对底泥中生物群落的急性毒性外，还可能引起微生物群体结构的变化，导致微生物群落平衡的失调，破坏分解链的某个环节，以致影响整个水生生态系统的平衡，邻苯二甲酸酯具有较高的酯溶性。
传统控制理论由于无法逼近复杂的非线性关系等自身的缺陷，控制效果也不尽人意，所以采用新型手段对数据进行监控、对污水进行处理势在必行。新型污水处理手段包括神经网络、模糊控制等，就湖北某水厂废水水质特征而言，其主要成分为邻苯二甲酸酯，因为其毒性很大，对环境造成影响，所以应该全面分析该物质的含量及降解方式，研制开发出一种高效一体化废水处理工艺自动控制系统，并用智能方法对废水中的典型有机物在此系统中的降解机理进行建模及对其运行状况进行评估，从而对水厂污水进行有效治理与控制。
1.1 对水厂废水中污染物强化去除方法设计
由于邻苯二甲酸酯可以长期存在于大气、水体和土壤等环境中，对含邻苯二甲酸酯的废水进行处理就显得尤为重要。研究水厂废水中污染物的降解及污染物元素去除技术具有重要的理论意义及应用价值[3]。综合废水中邻苯二甲酸酯的主要去除技术，包括邻苯二甲酸酯的自然降解，物理法，化学法和生物降解等方法。在自然环境中，化学成分多的污染物降解有基本的两种方式：生物法降解和非生物方法降解。因为非生物降解中很少产生其他化学成分，利于污染物的消除，同时也防止其他污染物再生，一般应用于水厂污水的处理。邻苯二甲酸酯因为是酯类物质，所以在水中可以与水发生反应，从而转变化学性质，形成新的产物。但是其水解速度比较缓慢，所以利用水解反应来降低邻苯二甲酸酯的存在很少被利用到工业污水降解中。在pH值为中性的水和废水中，邻苯二甲酸酯的水解反应更是缓慢。因此，天然水体中水解对邻苯二甲酸酯的去除一般不计效果。在某些情况下，金属离子、游离电子和其他催化剂都能催化水中邻苯二甲酸酯的水解反应。
邻苯二甲酸酯水解反应通常分两步进行：产生邻苯二甲酸和其他化学元素。在天然水体环境中，邻苯二甲酸酯可以发生光解反应。邻苯二甲酸酯的光解方式有两种：直接光解。直接光解方式是邻苯二甲酸酯直接吸收太阳光，然后进行化学反应。间接光解。间接光解方式是指通过其他元素来吸收太阳光，形成活性基团，这些基团再与邻苯二甲酸酯发生反应。邻苯二甲酸酯为疏水性化合物，很容易被吸收。邻苯二甲酸酯在无机矿物表面具有较强的吸附倾向。將铝土矿粉、碳酸钙、氢氧化钠和添加剂按一定比例混合，于800℃灼烧3小时，对铝土矿粉进行改性，制备水处理吸附剂。结果表明，这种改性的铝土矿粉对水中的邻苯二甲酸酯有很好的去除效果。
1.2 对水厂废水中污染物强化去除处理工艺设计
通过测定邻苯二甲酸二丁酯去除污染物系统的三种有机物含量，研究缺氧和好氧去除机理，建立起相应的动力学去除模型；同时在此基础上，通过各个参数之间的关系，运用神经网络和遗传算法理论，对于智能控制技术在废水处理领域的深入研究和应用具有重要的参考价值。从理论上讲，应该对有机污染物有较好的去除效果，但在实际应用过程中，活性炭吸附方式在使用一段时间后须更换或重新再生，否则达不到预期的去除效果。
根据湖北某水厂废水水质的特征提出活性污泥污水处理系统的一种变参数数学模型，该模型是可以反映出曝气量与溶解氧浓度的内在关系，并根据该模型的基本原理，结合前馈与反馈控制方法，建立溶解废水中氧的两级模糊神经网络混合控制器，通过仿真试验，来验证该参数数学模型的优异功能、较强实用性、可利用性高且系统稳定，所以在废水处理中利用率较高。图1是根据该参数数学模型方法对水厂污水进行智能控制的配置图。
从图1可以看出，通过将废水排入到系统中进行一体化反应器处理从而发生水解等反应，获得曝气池内循环控制沉淀池，并根据污染物在系统中的变化规律，建立沉淀物浓度动态变化的模糊神经网络预测模型，可以跟踪沉淀物在系统中的动态变化，实现废水中污染物的处理控制。
2 实验论证分析
为了探究新型污水处理方式的优异性，对湖北某水厂的水体进行取样分析，对污染物的沉淀率进行监测，测到结果如下表所示：
Pcsi表示地i个主成分系数，X表示4个输入矢量，根据表1数据所得方差百分比进行计算，得到结果绘制成曲线如图2：
从图2中可以看出，采用新型方法处理水厂废水要比传统方法更加有效果，因为在对水厂污水检测率相同的情况下，新型方式的沉淀率更高，对污染物的降解更加充分，所以采用新型水厂污水降解法势在必行。
3 结束语
工厂的发展是社会经济发展的必然之路，工业发展程度代表着国民经济实力，但是在保障工业事业的发展进程中也要维护生态平衡，所以对于工厂废水的处理就要找到根本解决方法并加以尝试，从而研制出能够有效降解废水中污染物的方法，通过确定污染物的成分，分析其特征从而研制出对应的科学降解方法，通过对污染物的控制及降解能够提高对水厂污水处理的进度。
参考文献
[1]张美娇，李增娇.谈生物工程教学论文写作中引证参考文献应注意的问题[J].建筑学教学，2018（1）：11-13.
[2]侯修洲，黃延红.关于参考文献中电子文献的著录格式[J].中华医学杂志，2017，97（4）：496-496.
[3]林卫星.生物工程的应用[J].医药研制研究与开发，2017，12（12）：117-121.
[4]吕文洲，刘英，黄亦真.酵母菌-SBR法处理油脂碱炼废水研究[J].环境科学，2008，（04）：137.
收稿日期：2018-04-02
作者简介：王洪君（1974-），女，硕士研究生，高级工程师，研究方向为市政工程设计。
关键词：水厂废水；水质特征；污染物去除
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0065-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.039
Abstract： In recent years， the problem of water pollution in our country has been particularly prominent， and the task of governance is rather heavy. Taking the characteristics of wastewater from a water plant in Hubei Province as an example， the water quality characteristics and the presence of pollutants were sampled and analyzed. The wastewater was subjected to scientific degradation using a new type of degradation method to achieve stable and benign operation of the wastewater treatment of the water plant. Ways to compare， explore the advantages of the new sewage treatment model and actively control the pollution of the wastewater， and maintain ecological balance to facilitate peoples lives.
Keywords： Wastewater from water plant； Water quality characteristics； Pollutant removal
随着社会的不断发展进步，工业体系[1]的建成及经济的高效发展，各种生态问题也随之而来，生产发展中水厂污水的处理问题就是一个难题。以湖北省某水厂为例，针对该水厂目前的水质状况进行实验分析，利用新型探测手法对水质组成进行研究，克服水质在线检测仪器（仪表传感器）欠缺的这一实际问题，广泛采用智能化建模技术，提出利用将神经网络建模技术与模糊数学模型结合的水质多目标预测智能计算（软测量）模型与算法，并结合数据统计分析方法，估计出污水水质考核指标。在高效一体化混凝反应器的基础上，通过对废水处理混凝的特征及模糊神经网络理论的分析，从而对水质进行测量监控。
1 基于水厂废水特征对污染物强化去除设计
水厂废水对环境造成污染，影响生态平衡。对水厂废水水质进行实验研究发现废水的主要成分为邻苯二甲酸酯[2]。邻苯二甲酸酯是有毒的，会对水体造成污染，水质含毒量大，其毒性表现在其致畸胎作用和抗生育力作用。研究表明，邻苯二甲酸酯除对底泥中生物群落的急性毒性外，还可能引起微生物群体结构的变化，导致微生物群落平衡的失调，破坏分解链的某个环节，以致影响整个水生生态系统的平衡，邻苯二甲酸酯具有较高的酯溶性。
传统控制理论由于无法逼近复杂的非线性关系等自身的缺陷，控制效果也不尽人意，所以采用新型手段对数据进行监控、对污水进行处理势在必行。新型污水处理手段包括神经网络、模糊控制等，就湖北某水厂废水水质特征而言，其主要成分为邻苯二甲酸酯，因为其毒性很大，对环境造成影响，所以应该全面分析该物质的含量及降解方式，研制开发出一种高效一体化废水处理工艺自动控制系统，并用智能方法对废水中的典型有机物在此系统中的降解机理进行建模及对其运行状况进行评估，从而对水厂污水进行有效治理与控制。
1.1 对水厂废水中污染物强化去除方法设计
由于邻苯二甲酸酯可以长期存在于大气、水体和土壤等环境中，对含邻苯二甲酸酯的废水进行处理就显得尤为重要。研究水厂废水中污染物的降解及污染物元素去除技术具有重要的理论意义及应用价值[3]。综合废水中邻苯二甲酸酯的主要去除技术，包括邻苯二甲酸酯的自然降解，物理法，化学法和生物降解等方法。在自然环境中，化学成分多的污染物降解有基本的两种方式：生物法降解和非生物方法降解。因为非生物降解中很少产生其他化学成分，利于污染物的消除，同时也防止其他污染物再生，一般应用于水厂污水的处理。邻苯二甲酸酯因为是酯类物质，所以在水中可以与水发生反应，从而转变化学性质，形成新的产物。但是其水解速度比较缓慢，所以利用水解反应来降低邻苯二甲酸酯的存在很少被利用到工业污水降解中。在pH值为中性的水和废水中，邻苯二甲酸酯的水解反应更是缓慢。因此，天然水体中水解对邻苯二甲酸酯的去除一般不计效果。在某些情况下，金属离子、游离电子和其他催化剂都能催化水中邻苯二甲酸酯的水解反应。
邻苯二甲酸酯水解反应通常分两步进行：产生邻苯二甲酸和其他化学元素。在天然水体环境中，邻苯二甲酸酯可以发生光解反应。邻苯二甲酸酯的光解方式有两种：直接光解。直接光解方式是邻苯二甲酸酯直接吸收太阳光，然后进行化学反应。间接光解。间接光解方式是指通过其他元素来吸收太阳光，形成活性基团，这些基团再与邻苯二甲酸酯发生反应。邻苯二甲酸酯为疏水性化合物，很容易被吸收。邻苯二甲酸酯在无机矿物表面具有较强的吸附倾向。將铝土矿粉、碳酸钙、氢氧化钠和添加剂按一定比例混合，于800℃灼烧3小时，对铝土矿粉进行改性，制备水处理吸附剂。结果表明，这种改性的铝土矿粉对水中的邻苯二甲酸酯有很好的去除效果。
1.2 对水厂废水中污染物强化去除处理工艺设计
通过测定邻苯二甲酸二丁酯去除污染物系统的三种有机物含量，研究缺氧和好氧去除机理，建立起相应的动力学去除模型；同时在此基础上，通过各个参数之间的关系，运用神经网络和遗传算法理论，对于智能控制技术在废水处理领域的深入研究和应用具有重要的参考价值。从理论上讲，应该对有机污染物有较好的去除效果，但在实际应用过程中，活性炭吸附方式在使用一段时间后须更换或重新再生，否则达不到预期的去除效果。
根据湖北某水厂废水水质的特征提出活性污泥污水处理系统的一种变参数数学模型，该模型是可以反映出曝气量与溶解氧浓度的内在关系，并根据该模型的基本原理，结合前馈与反馈控制方法，建立溶解废水中氧的两级模糊神经网络混合控制器，通过仿真试验，来验证该参数数学模型的优异功能、较强实用性、可利用性高且系统稳定，所以在废水处理中利用率较高。图1是根据该参数数学模型方法对水厂污水进行智能控制的配置图。
从图1可以看出，通过将废水排入到系统中进行一体化反应器处理从而发生水解等反应，获得曝气池内循环控制沉淀池，并根据污染物在系统中的变化规律，建立沉淀物浓度动态变化的模糊神经网络预测模型，可以跟踪沉淀物在系统中的动态变化，实现废水中污染物的处理控制。
2 实验论证分析
为了探究新型污水处理方式的优异性，对湖北某水厂的水体进行取样分析，对污染物的沉淀率进行监测，测到结果如下表所示：
Pcsi表示地i个主成分系数，X表示4个输入矢量，根据表1数据所得方差百分比进行计算，得到结果绘制成曲线如图2：
从图2中可以看出，采用新型方法处理水厂废水要比传统方法更加有效果，因为在对水厂污水检测率相同的情况下，新型方式的沉淀率更高，对污染物的降解更加充分，所以采用新型水厂污水降解法势在必行。
3 结束语
工厂的发展是社会经济发展的必然之路，工业发展程度代表着国民经济实力，但是在保障工业事业的发展进程中也要维护生态平衡，所以对于工厂废水的处理就要找到根本解决方法并加以尝试，从而研制出能够有效降解废水中污染物的方法，通过确定污染物的成分，分析其特征从而研制出对应的科学降解方法，通过对污染物的控制及降解能够提高对水厂污水处理的进度。
参考文献
[1]张美娇，李增娇.谈生物工程教学论文写作中引证参考文献应注意的问题[J].建筑学教学，2018（1）：11-13.
[2]侯修洲，黃延红.关于参考文献中电子文献的著录格式[J].中华医学杂志，2017，97（4）：496-496.
[3]林卫星.生物工程的应用[J].医药研制研究与开发，2017，12（12）：117-121.
[4]吕文洲，刘英，黄亦真.酵母菌-SBR法处理油脂碱炼废水研究[J].环境科学，2008，（04）：137.
收稿日期：2018-04-02
作者简介：王洪君（1974-），女，硕士研究生，高级工程师，研究方向为市政工程设计。
